Een team van onderzoekers van de University of California in Berkeley, werken met een groep in het Lawrence Berkeley National Laboratory, heeft een niet-invasieve manier ontwikkeld om Wigner-kristallen direct in beeld te brengen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de groep beschrijft hun aanpak en legt uit hoe deze kan worden gebruikt om het onderzoek naar Wigner-kristaltoestanden vooruit te helpen. Carmen Rubio-Verdú van Columbia University heeft een artikel in News &Views gepubliceerd waarin de aard van Wigner-kristallen wordt geschetst en het werk van het team wordt beschreven in hetzelfde tijdschriftnummer.

Wigner-kristallen hebben een kristalroosterstructuur die wordt gevormd wanneer elektronen op kleine afstand van elkaar staan ​​in bepaalde 2D-materialen. Ze zijn waargenomen in materialen zoals 2D-halfgeleiders en vloeibaar helium, maar ze zijn notoir moeilijk te observeren of in beeld te brengen omdat ze zo kwetsbaar zijn. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om Wigner-kristallen te bekijken zonder ze te storen, waardoor nauwkeurigere beeldvorming mogelijk is.

De onderzoekers plaatsten een dun vel wolfraamdisulfide op een dun vel wolfraamdiselenide, het creëren van een kleine heterostructuur. Opmerkelijk, beide zijn overgangsmetaal dichalcogeniden, en in dit geval waren slechts 1 nanometer dik. Het team voegde vervolgens elektronen toe aan beide lagen, die zich op natuurlijke wijze tot 2D-structuren vormden, hoewel de afstand tussen de elektronen iets kleiner was in een van de lagen. De mismatch in de elektronenpatronen resulteerde in de creatie van een moirépatroon dat ook een Wigner-kristal was. De onderzoekers plaatsten vervolgens een laag grafeen op hun heterostructuur om de kristalstructuur eronder te beschermen. Vervolgens gebruikten ze een scanning-tunneling-microscoop om afbeeldingen van de kristallen te maken zonder ze te verstoren. Later, het team voegde een laag hexagonaal boornitride toe aan de heterostructuur om het beter te beschermen, waardoor sonderen met de microscoop.

De onderzoekers probeerden ook elektronen aan de structuur toe te voegen en te verwijderen voordat ze de beschermende barrières toevoegden en ontdekten dat dit ertoe leidde dat de kristalstructuren zich vormden in vormen, waaronder driehoeken of zeshoeken. Rubio-Verdú suggereert dat de nieuwe techniek zou kunnen leiden tot nieuwe methoden om andere kleine, fragiele structuren.

© 2021 Science X Network